proposal rya

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan ilmu material khususnya di bidang polimer pada hakikatnya

terus berkembang seiring dengan usaha manusia untuk meningkatkan

kesejahteraan hidup dengan memanfaatkan pengolahan bahan dan teknologi.

Sintesis berbagai jenis bahan polimer dapat dimanfaatkan dalam berbagai aspek

kehidupan. Salah satu aspek yang perlu dipertimbangkan dalam mendapatkan

material baru adalah pemanfaatan bahan yang berasal dari tumbuhan atau serat

organik. Dalam penggunaannya polimer sintesis berbahan serat dapat

menggantikan logam, kayu, kulit dan bahan alami lainnya dengan berbagai

keunggulan seperti: harga yang jauh lebih murah, ramah lingkungan, dan

beberapa diantaranya merupakan optimalisasi produk limbah yang belum

dimanfaatkan. Berbagai macam barang yang diperlukan dalam kehidupan sehari-

hari dapat dibuat dari polimer sintetis ini, misalnya perabot rumah tangga (dari

plastik), bahan pakaian (nilon, poliester), alat pembungkus, alat transportasi, dan

lain-lain.

Komposit mempunyai keunggulan tersendiri di banding dengan bahan

polimer sintesis lainnya, seperti kuat, ringan, tahan terhadap korosi dan ekonomis.

Dalam pembentukan material komposit dibutuhkan dua unsur penyusun yaitu

filler sebagai penguat dan matriks sebagai pengikat. Dalam penelitian ini bahan

polimer yang digunakan sebagai filler terbagi menjadi dua yaitu serat ampas tebu,

dan serat gelas.

Serat ampas tebu merupakan bahan penguat alami yang berasal dari limbah

penggilingan tebu industri gula. Ampas tebu (baggase) terdiri dari serat campuran

yang kuat, dengan jaringan parenchyma yang lembut, yang mempunyai tingkat

higroskopis yang tinggi. Serat yang terdapat dalam ampas tebu terdiri dari

beberapa komponen penyusun yakni cellulose, pentrason, lignin, dan beberapa

komponen lainnya.

1

Serat gelas adalah penguat buatan yang didapat dari pengolahan kembali

limbah beling/kaca. Serat gelas merupakan bahan yang amorf yakni tidak

mempunyai struktur kristal zat padat maupun sifat aliran zat cair yang dihasilkan

secara termal. Kelebihan gelas adalah kemampuan untuk berubah bentuk tanpa

patah yang dimanfaatkan untuk operasi pemintalan, penarikan, pengolahan dan

pengepresan pada industri gelas. Sedangkan kelemahannya pada umumnya gelas

tidak tahan beban impak. (Smallman dan Bishop, 1995).

Bahan polimer yang digunakan sebagai matriks dalam komposit terbagi

menjadi dua bagian yaitu matriks termoset contohnya epoksi dan matriks

termoplastik contohnya polipropilena (PP). Dalam penelitian ini, digunakan resin

epoksi sebagai matriks untuk mengikat kedua fillernya yaitu serat ampas tebu dan

serat gelas. Keunggulan dari resin epoksi adalah memiliki sifat mekanik yang

baik, ketahanan terhadap zat kimia, mudah diproses, bentuknya stabil, dan dapat

merekat dengan baik, dengan berbagai bahan serat. (Hyer, 1998).

Penelitian sebelumnya mengenai “Pengaruh Konsentrasi Bahan Pengawet

Boraks Terhadap Serat Tebu Sebagai Bahan Komposit”, yang telah dilakukan

oleh peneliti sebelumnya, diperoleh bahwa kekuatan impak rata-rata untuk

kosentrasi boraks 0%, 5%, 10%, dan 15% masing-masing 3447J/m2, 3589J/m2,

5384J/m2, dan 7691J/m2. Sedangkan untuk kekuatan lentur rata-rata masing-

masing 4.84MPa, 4.97MPa, 5.59MPa, dan 10.45MPa. Dan untuk kekuatan tarik

tegangan rata-rata masing-masing 6.55MPa, 10.87MPa, 17.98MPa, dan

24.24MPa. Dari hasil penelitian di atas, dapat dilihat bahwa komposit

menggunakan serat tebu sebagai penguat yang diawetkan dengan boraks memiliki

kekuatan tarik di atas nilai kekuatan tarik rata-rata komposit tanpa penguat yaitu

masing-masing 10.71MPa. Namun, memiliki nilai kekuatan lentur yang rendah

yaitu di bawah nilai komposit tanpa penguat 12.61 MPa. Hal ini menunjukkan

ternyata komposit dengan serat tebu memiliki kekuatan lentur yang lebih rendah

dari nilai kuat lentur rata-rata tanpa filler.

2

Berdasarkan uraian tersebut maka diharapkan adanya komposit yang

memiliki kuat impak, kuat tarik sekaligus nilai lentur yang tinggi. Oleh karena itu,

penulis tertarik untuk melakukan penelitian dengan judul Pengaruh Serat Gelas

Model Acak Dan Teratur Terhadap Sifat Mekanik Komposit Serat Ampas

Tebu.

1.2 Batasan Masalah

Untuk memberi ruang lingkup yang jelas, penulis membatasi cakupan masalah

sebagai berikut :

1. Pengujian yang digunakan adalah pengujian tarik, pengujian lentur, dan

pengujian impak.

2. Filler yang digunakan adalah serat ampas tebu dan serat gelas.

3. Sampel yang dibuat dalam penelitian ini dibuat dengan variasi:

a. Serat gelas disusun dengan model acak dan teratur untuk setiap

variasi kosentrasi boraks.

b. Serat ampas tebu disusun secara searah.

c. Serat ampas tebu di rendam dalam larutan boraks dengan variasi

kosentrasi yaitu 0%, 5%, 10%, dan 15% selama 2 jam.

4. Matriks yang digunakan adalah resin epoksi dengan rasio 1:1.

1.3 Rumusan Masalah

Dari latar belakang yang telah diuraikan di atas, diambil rumusan masalah

yaitu:

1. Bagaimanakah kekuatan tarik, kekuatan lentur dan kekuatan impak

komposit serat ampas tebu dengan perendaman boraks 0%, 5%, 10%, dan

15%, bila ditambah serat gelas model acak dan teratur?

2. Bagaimanakah pengaruh perendaman boraks pada filler serat ampas tebu

untuk variasi kosentrasi boraks 0%, 5%, 10%, dan 15%, terhadap sifat

mekanik komposit?

3

1.4 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian ini adalah:

1. Untuk mengetahui pengaruh serat gelas model acak dan teratur terhadap

kekuatan tarik, kekuatan lentur dan kekuatan impak komposit serat

ampas tebu.

2. Untuk mengetahui pengaruh perendaman boraks pada filler serat ampas

tebu untuk variasi kosentrasi boraks 0%, 5%, 10% dan 15% terhadap

sifat mekanik komposit.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang akan diperoleh dari penelitian ini adalah :

1. Agar mendapatkan sifat mekanik komposit serat ampas tebu yang

ditambahkan serat gelas model acak dan teratur.

2. Memberikan pengetahuan tentang sifat mekanik komposit dengan dua

filler bermatrik epoksi.

3. Peningkatan nilai ekonomis serat ampas tebu sebagai limbah hasil

produksi dengan memanfaatkannya sebagai bahan baru yang berkualitas.

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Polimer.

Polimer (makromolekul) merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit

– unit berulang sederhana. Nama ini diturunkan dari bahasa yunani, yaitu : Poly

yang berarti banyak, dan mer yang berarti bagian (Malcom Steven, 2004). Dan

polimer juga merupakan bahan yang penting dalam pembuatan komposit. Polimer

berfungsi sebagai matriks yang berfungsi mengikat penguat yang digunakan pada

komposit. Beberapa contoh bahan polimer yaitu resin phenolformaldehyde, urea

formaldehyde, poliester, epoksi dan lainnya. Pada umumnya polimer memiliki

sifat yang menguntungkan karena massa jenisnya kecil, mudah dibentuk, tahan

karat (Hyer, 1998). Akan tetapi polimer memiliki kekurangan seperti kekakuan

dan kekuatan rendah. Oleh karena itu agar diperoleh komposit yang lebih baik,

maka polimer tersebut dipadukan dengan bahan yang lain yang berfungsi sebagai

bahan penguat seperti: serat (fiber), partikel (particulate), lapisan (lamina) dan

serpihan (flakes). Pada saat ini berbagai industri telah menggunakan komposit

yang diperkuat oleh serat mulai dari industri perabot rumah tangga (panel, kursi,

meja), industri kimia (pipa, tangki, selang), alat-alat olah raga, bagian-bagian

mobil yang salah satunya bumper mobil, alat-alat listrik, industri pesawat terbang

(badan pesawat, roda pendarat, sayap dan baling baling helikopter) dan industri

perkapalan (salah satunya body speed boat).

2.2. Material Komposit

2.2.1. Defenisi dan Klasifikasi Material Komposit

Material komposit di definisikan sebagai kombinasi antara dua material

atau lebih unsur – unsur penyusun yang berbeda satu sama lain, baik dalam

bentuk komposisinya, dimana material yang satu berperan sebagai penguat dan

yang lainnya sebagai pengikat. Bahan komposit memiliki sifat – sifat yang lebih

baik dan mempunyai keunikan tersendiri jika dibandingkan dengan komponen –

5

komponen penyusunnya. Menurut keberadaannya komposit ada dua macam yaitu

komposit alam (kayu, gigi, tulang) dan komposit buatan (semen beton, be metal).

Komposit disusun dari dua komponen yaitu matriks atau resin, dan

reinforcement atau penguat dan ada juga yang menyebut dengan filler. Filler ini

nantinya berfungsi sebagai penguat dimana distribusi tegangan yang diterima oleh

komposit akan diteruskan ke filler. Filler ini dapat berupa serat atau partikel.serat

dapat berupa dari alam maupun sintetis. Serat alam dapat disebut juga dengan

biokomposit, contohnya dalah serat jerami, serat eceng gondok. Dan yang sintetis

misalnya adalah serat E-glass ( fiber glass).

Material komposit mempunyai beberapa keuntungan diantaranya :

1. Bobot ringan

2. Mempunyai kekuatan dan kekakuan yang baik

3. Biaya produksi murah

4. Tahan korosi

Gambar.2.1 contoh dari material komposit.

Gambar 2.1 adalah door inner panel yang merupakan contoh produk yang terbuat

dari komposit . Body pesawat juga banyak menggunakan bahan komposit.

2.2.2. Klasifikasi Komposit.

Bahan komposit dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa jenis,

bergantung pada penyusunan dan jenis seratnya. Hal ini dapat dimengerti karena

serat merupakan bahan utama dalam komposit tersebut. Sifat-sifat mekanik bahan

komposit seperti kekuatan, kekakuan, keliatan dan ketahanan tergantung dari

penyusunan dan sifat- sifat seratnya.

6

Secara garis besar komposit dapat di klasifikasikan menjadi 3 macam :

1. Fibrous composites materials.

Terdiri dari dua komponen penyusun yaitu matriks dan serat. Skema

penyusun serat dapat dibagi menjadi 3 yaiu :

a. Continous fibres ( serat searah )

b. Discontinous fibres

c. Random discontinous fibres ( serat secara acak )

Gambar 2.2. Skema penyusunan serat. (a) continous fibres, (b) discontinous fibres, ( c) random discontinous fibres.

2. Laminated composites material.

Terdiri sekurang – kurangnya dua lapis material yang berbeda dan

digabung secara bersama – sama . Laminated composites dibentuk dari berbagai

lapisan – lapisan dengan berbagai macam arah penyusunan serat yang ditentukan

yang disebut laminat.

Yang termasuk laminated composities (komposit berlapis) yaitu :

a. Bimetals

b. Caldmetals

c. Laminated Glass

d. Plastic-Based Laminates.

3. Particulate composites material.

Particulate composites material (material komposit partikel) terdiri satu

atau lebih partikel yang tersuspensi didalam matriks dari matriks lainnya.

7

http://duribuncit.files.wordpress.com/2008/03/macam-serat.jpg

Empat kombinasi yang dapat digunakan sebagai matriks komposit partikel :

a. Material komposit partikel non-logam di dalam matriks non-logam

b. Material komposit partikel logam di dalam matriks non-logam

c. Material komposit partikel non-logam di dalam matriks logam

d. Material komposit partikel logam di dalam matriks logam.

`

Gambar 2.3. Diagram klasifikasi bahan komposit secara umum

8

Bahan Komposit Bahan Komposit

Komposit SeratKomposit Serat Komposit PartikelKomposit Partikel

Serat Satu LapisSerat Satu Lapis Serat Multi LapisSerat Multi Lapis

Arah TeraturArah TeraturArah AcakArah Acak

Arah TeraturArah Teratur

Serat KontinyuSerat Kontinyu Serat tidak KontinyuSerat tidak Kontinyu

Serat Satu Arah

Serat Satu Arah

Serat Dua Arah

Serat Dua Arah

Arah Acak Arah Acak

LaminatLaminat HibridHibrid

2.3. Serat Sebagai Penguat

Secara umum dapat dikatakan bahwa fungsi serat adalah sebagai penguat

bahan untuk memperkuat komposit sehingga sifat-sifat mekaniknya lebih kaku,

tangguh dan lebih kokoh bila dibandingkan dengan tanpa serat penguat, selain itu

serat juga menghemat penggunaan resin. Kaku adalah kemampuan dari suatu

bahan untuk menahan perubahan bentuk jika dibebani dengan gaya tertentu di

dalam daerah elastis (pada pengujian tarik), tangguh adalah bila pemberian gaya

atau beban yang menyababkan bahan-bahan tersebut menjadi patah (pada

pengujian tiga titik lentur) dan kokoh adalah kondisi yang diperoleh akibat

benturan atau pukulan serta proses kerja yang mengubah struktur komposit

sehingga menjadi keras pada pengujian impak (Nurdin Bukit, 1988). Beberapa

syarat untuk dapat memperkuat matriks antara lain :

1. Mempunyai modulus elastisitas yang tinggi.

2. Kekuatan lentur yang tinggi

3. Perbedaan kekuatan diameter serat harus relatif sama

4. Mampu menerima perubahan gaya dari matriks dan mampu menerima

gaya yang bekerja padanya.

Arah serat mempengaruhi jumlah serat yang dapat diisikan ke dalam

matriks. Makin cermat penataannya, makin banyak penguat yang dapat

dimasukkan. Bila sejajar berpeluang sampai 90 %, bila separuh-separuh saling

tegak lurus peluangnya 75 % dan tatanan acak hanya memberi peluang pengisian

15 – 50 % (Sitorus, 1996).

Arah serat penguat menentukan kekuatan komposit, sesuai dengan arah

kekuatan maksimum. Arah serat juga mempengaruhi jumlah serat yang dapat

diisikan ke dalam matriks. Makin cermat penataannya, makin banyak penguat

dapat dimasukkan. Bila sejajar berpeluang sampai 90%, bila separuh-separuh

saling tegak lurus peluangnya 75%, dan tatanan acak hanya berpeluang pengisian

15-50%. Hal tersebut menentukan optimum saat komposit maksimum (Surdia ,

1995).

9

a). b)

Gambar 2.4. a). Susunan arah serat acak dan b). susunan arah serat searah.

Berdasarkan kriteria diatas kekuatan serat terletak pada ukurannya yang

sangat kecil (dalam orde mikron). Ukuran yang kecil menghilangkan cacat – cacat

dan ketidaksempurnaaan yang biasanya terdapat pada bahan berbentuk padatan

besar.

Komposit yang diperkuat dengan serat dapat digolongkan menjadi dua

bagian yaitu :

1. Komposit serat pendek (Short Fiber Composite)

Komposit serat pendek biasanya seratnya dipotong-potong pendek sekitar

1 mm – 5 mm. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek dapat

dibagi menjadi dua bagian yaitu :

a. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek

yang terorientasi atau sejajar satu dengan yang lainnya.

b. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek

yang mengandung orientasi secara acak.

2. Komposit serat panjang (Long Fiber Composite)

Secara teori serat panjang dapat menyalurkan pembebanan atau tegangan

dari satu titik kebagian lainnya. Komponen serat panjang mempunyai serat yang

lebih baik dari pada serat pendek, tetapi serat pendek lebih banyak bentuk

rancangannya.

10

2.3.1 Tebu

Tebu merupakan salah satu jenis tanaman yang hanya dapat ditanam di

daerah yang memiliki iklim tropis. Di Indonesia, perkebunan menempati luas real

± 232 ribu hektar, yang tersebar di Medan, Lampung, Semarang, Solo dan

Makassar. Dari seluruh perkebunan tebu yang ada di Indonesia, 50% diantaranya

adalah perkebunan rakyat, 30% perkebunan swasta, dan hanya 20% perkebunan

Negara. Pada tahun 2002 produksi tebu Indonesia mencapai ± 2 juta ton. Tebu-

tebu dari perkebunan diolah menjadi gula di pabrik-pabrik gula. Dalam proses

produksi di pabrik gula, ampas tebu dihasilkan sekitar 90% dari setiap tebu yang

diproses, gula yang termanfaat hanya 5% sisanya berupa tetes tebu (molase) dan

air. (Spektra Virtual Library, 2003)

2.3.2 Komponen Penyusun Tebu

Tanaman tebu tak hanya berisi air yang digunakan sebagai bahan pembuat

gula, tetapi memiliki komposisi yang lebih kompleks yakni sachaerose, zat

sabut/fiber, gula reduksi dan beberapa bahan lainnya. Untuk lebih jelasnya dapat

dilihat pada tabel 2.1.

Tabel 2.1 Susunan Tebu

No. Nama Bahan Jumlah (%) Keterangan

1. Air 67-75 H2O

2. Sacharose 12-19 Zat gula

3. Zat sabut 11-16 Serat

4. Gula reduksi 0.5-1.5

5. Amylin 0.5-1.5

6. Getala 0.5-1.5

7. Peklin 0.5-1.5

8. Lilin 0.5-1.5

9. Zat yang mengandung zat lemas 0.5-1.5

10. Zat pewarna 0.5-1.5

11. Asam –asam organis 0.5-1.5

(Sumber : Spektra Virtual Library, 2003)

11

2.3.3 Ampas Tebu

Ampas tebu (baggase) adalah campuran dari serat yang kuat, dengan

jaringan parenchyma yang lembut, yang mempunyai tingkat higroskopis yang

tinggi, dihasilkan melalui penggilingan tebu.

Pada proses penggilingan tebu, terdapat 5 kali proses penggilingan tebu

dari batang tebu sampai menjadi ampas tebu, dimana pada hasil penggilingan

pertama dan kedua dihasilkan nira mentah yang berwarna kuning kecoklatan,

kemudian pada proses penggilingan ketiga, keempat dan kelima akan

menghasilkan nira dengan volume yang berbeda-beda. Setelah gilingan gilingan

terakhir menghasilkan ampas tebu kering. Pada proses penggilingan pertama dan

kedua dihasilkan ampas tebu basah. Hasil dari ampas tebu gilingan kedua

ditambahkan susu kapur 3 Be yang berfungsi sebagai senyawa yang menyerap

nira dari serat ampas tebu sehingga pada penggilingan ketiga nira masih dapat

diserap meskipun volumenya masih sedikit dari hasil gilingan kedua. Penambahan

senyawa ini dilakukan pada penggilingan ketiga, keempat, dan kelima dengan

volume berbeda-beda. Semakin sedikit nira dalam ampas tebu, semakin sedikit

susu 3 Be yang ditambahkan.

2.3.4 Struktur Ampas Tebu

Celullosa, hemicellulosa, pentason dan lignin merupakan struktur

pembentuk serat ampas tebu yang komposisinya dapat dilihat pada tabel 2.2.

Tabel 2.2 Struktur Ampas Tebu.

Nama Bahan Jumlah %

Cellulose 28% - 43%

Hemicellulosa 14% - 23%

Pentosans 20% - 33%

Lignin 13% - 22%

(Sumber : Spektra Virtual Library, 2003)

12

Melihat komposisi tersebut di atas, serat ampas tebu memiliki kandungan

cellulosa paling banyak dan cellulosa adalah zat yang mengandung gula.

Ampas tebu memiliki berbagai macam kegunaan. Di beberapa Negara

limbah pabrik tersebut untuk keperluan di berbagai bidang. Pada bidang industri,

ampas tebu dibuat kertas serta dapat dibuat papan partisi (gypsum board).

Pemakaian partikel board sudah umum digunakan dengan berbagai macam

komposisi.

2.4 Serat Gelas

2.4.1 Komposisi Gelas

Gelas (kaca) merupakan larutan padat, homogen, dan transparan dari

garam-garam silikat. Semua gelas mengandung konstituen silikat. Sifat dari gelas

sangat tergantung dari jenis dan komposisi konstituennya. Warna dari gelas

umunya disebebkan terbentuknya silikat-silikat yang berwarna dan sebagian kecil

karena terdapatnya partikel-partikel logam yang larut dalam gelas.

Gelas (kaca) adalah substansi yang dibuat dengan pendinginan bahan-

bahan yang dilelehkan, tidak berbentuk kristal tetapi tetap pada kondisi berongga.

Kaca pada umumnya terdiri dari campuran silikat dan beberapa senyawa, antara

lain borat dan fosfat. Kaca dibuat dengan cara melelehkan beberapa senyawa

silikat (pasir), alkali (Na dan K) dengan bahan lain (kapur, oksida, timah hitam).

Massa jenis kaca berkisar antara 2 hingga 8.1 g/cm3. Kekuatan tekannya

6000 hingga 21000 kg/ cm3, kekuatan tariknya 100 hingga 300 kg/cm2. Kaca tidak

mempunyai titik leleh yang tegas, karena pelelehan terjadi perlahan-lahan ketika

suhu pemanasan dinaikkan. Titik pelembekan kaca berkisar antara 500 hingga

17000 C. Makin sedikit kandungan SiO2 nya, makin rendah titik pelembekan suatu

kaca. Demikian halnya dengan muai panjang (α). Makin banyak kadar SiO2 yang

di kandung akan makin kecil α nya. Muai panjang untuk kaca berkisar antara

5,5.10-7 per derajat celcius. Nilai dari angka muai panjang sangat penting bagi

suatu perubahan suhu. Apabila dipanaskan atau didinginkan secara tiba-tiba kaca

akan meregang dan retak. Hal ini karena distribusi suhu tidak merata pada lapisan

luarnya.

13

Serat alkali tinggi (high-alkali glass) yang biasa dikenal dengan gelas soda

atau gelas botol merupakan komposisi gelas yang paling umum dipergunakan

untuk menghasilkan bejana-bejana dan lempengan gelas. Komposisi gelas alkali

tinggi dari komponen soda lime silica dikenal sebagai gelas yang dicairkan

sehingga menjadi serat gelas (fiber glass) yang mempunyai ketahanan yang tinggi

terhadap pengaruh zat-zat kimia. Di pihak lain gelas alkali mempunyai sifat

elektrik yang kurang baik dibandingkan dengan komposisi gelas lain.

Penanggulangan masalah ini telah dikembangkan komposisi gelas alkali rendah

(low-alkali galss) dari komponen alumino borosilicate yang dikenal dengan gelas

tipe E dimana sifat elektriknya sudah lebih baik jika dibandingkan dengan gelas

alkali tinggi. Saat ini gelas tipe E ini merupakan bahan pembentuk mayoritas pada

produksi tekstil serat gelas.

Serat gelas tipe A maupun tipe E mempunyai ketahanan yang kurang baik

terhadap pengaruh zat-zat kimia di bandingkan dengan tipe serat gelas yang lain,

sehingga dihasilkan serat gelas tipe C yang mempunyai ketahanan yang baik

terhadap pengaruh zat kimia. Serat gelas tipe C memiliki komponen sodium

borosilicate. Tipe serat gelas yang mempunyai kekuatan tarik tinggi (high tensile

strength) diperoleh dengan menggunakan serat gelas tipe S. Serat jenis ini banyak

digunakan dalam industri pembuatan kerangka pesawat terbang. Serat gelas tipe s

memiliki komponen magnesium alukinosilicate. Ditinjau dari kekuatan terik serat

tipe S dalam bentuk serat tunggal kira-kira 40% lebih tinggi jika dibandingkan

dengan serat gelas tipe C. Komposisi dan tipe tipe gelas dapat dilihat pada tabel

2.3.

14

Tabel 2.3. Komposisi Serat Gelas (% berat)

No

Komponen

Tipe Glass

A

Alkali

C

Chemical

E

Electric

S

Strength

1 SiO2 72.0 65 55.2 65

2 Al2O3 2.5 4.0 14.8 25

3 B2O 0.5 5.0 7.3 -

4 MgO 0.9 3.0 3.3 10

5 CaO 9 14 18.7 -

6 Na2O 12.5 8.5 0.3 -

7 K2O 1.55 - 0.2 -

8 Fe2O3 0.5 0.5 0.3 -

9 F2 - - 0.3 -

(Sumber: Surdia T., 2000)

2.4.2. Sifat Serat Gelas

Komposisi serat gelas merupakan hal yang sangat menentukan terhadap

sifat-sifat serat gelas. Beberapa sifat serat gelas antara lain:

a. Kekuatan tarik tinggi

Serat gelas mempunyai kekuatan tarik lebih besar dari pada serat-serat

tekstil. Perbandingan kekuatan tarik serat gelas terhadap beratnya lebih

tinggi dibandingkan dengan wayar baja dalam penggunaan yang sama.

b. Daya tahan terhadap panas dan pembakaran

Serat gelas tidak dapat terbakar maupun meledak dan mempunyai titik

lebur yang tinggi.

c. Daya tahan zat-zat kimia

Serat gelas mempunyai daya tahan yang baik terhadap zat-zat kimia, tidak

dapat ditumbuhi oleh jamur, bakteri maupun serangga renik lainnya.

d. Daya tahan terhadap kelembaban udara

Serat gelas tidak bersifat menyerap terhadap kelembaban udara

disekelilingnya, sehingga serat gelas tidak menggembung atau meregang.

15

Kekuatan maksimum mekaniknya tidak dipengaruhi oleh keadaan

lingkungan yang lembab.

e. Sifat-sifat termal

Serat gelas mempunyai koefisien ekspansi linier yang rebdah dan

koefisien konduktivitas termal yang tinggi.

f. Sifat-sifat kelistrikan

Serat gelas bersifat non konduktif sehingga sangat baik digunakan sebagai

bahan isolasi pada komponen-komponen elektronika. Hal ini disebabkan

konstanta dielektriknya yang rendah.

2.4.3. Beberapa Bentuk Serat Gelas

Ditinjau dari bentuk pembuatannya, serat gelas di klasifikasikan atas

beberapa bentuik anatara lain (Sitorus, 1996) :

a. Gulungan serat gelas (fiberglass roving)

Serat gelas ini merupakan kumpulan secara parallel dari benang-benang

atau filamen-filamen yang bersambung-sambung. Gulungan ini diperoleh

dengan pemintalan sejumlah benang seduai hasil yang diinginkan.

Gulungan benang tunggal (single stand roving) dihasilkan dari filamen-

filamen serat gelas yang pada umunya satu gulungan beratnya 0,454 kg.

b. Gulungan yang ditenun (woven roving)

Gulungan serat gelas yang ditenun menjadi kain tebal dan kasar

dinamakan woven roving. Bentuk ini sangat baik dipergunakan dalam

bidang indutri misalnya pembuatan kapal, kolam renang dan berbagai jenis

alat-alat perairan lainnya. Woven roving pada umunya mempunyai berat

dari 407-1356 gr/m2 dengan ketebalan antara 0,51-1,02 mm.

c. Serat gelas lapik (fiberglass mat)

Dalam hal ini terdapat tiga bentuk dasar serat gelas lapik yaitu masing-

masing lapik benang putus-putus (chopped-strand mat), lapik benang

bersambung (continious- strand mat) yang disebut dangn cadar. Lapik

benang terputus-putus ini merupakan material yang tidak ditenun dimana

terdiri dari benang-benang serat gelas yang terputus-putus dengan panjang

16

potongan 25,4-50,8 mm dan tersusun secara acak. Jenis serat ini

mempunyai berat 229-916 gr/ m2. Lapik benang bersambung terdiri dari

serat gelas yang tak terputus-putus dan pada umumnya berbentuk spiral.

Jenis ini mempunyai ukuran berat antara 300-600 gr/ m2. Bentuk terakhir

adalah laik permukaan yang menyerupai cadar yang sangat tipis terdiri

dari filamen-filamen tunggal yang tak terputus-putus. Jenis ini pada

umumnya dipakai untuk lapisan permukaan dalam proses penekan

cetakan, sehingga tekanan pada suatu permukaan tidak terlalu besar.

d. Serat gelas berbentuk tenunan (textile fiber glass)

Bentuk ini merupakan tenunan tunggal yang dipilin ddan pada umunya

diperkuat dengan penambahan benang asli. Jenis ini memiliki kurang dari

40 putaran/meter.

2.5. Perendaman Boraks

Boraks sebenarnya merupakan mineral boron, sejenis senyawa kimia yang

kompleks sebagai deposit dalam senyawa garamnya. Boraks atau

Sodiumtetraborat , Kernite , dan Kolemanit

. Boraks sesungguhnya tersusun oleh ion yang

merupakan penyederhanaan dari .

Kira-kira 35% produksi boron dipakai di pabrik pembuatan kaca

borosilikat (yang diperdagangkan dalam merek pyrex) yang sangat tahan

pemanasan pada temperature tinggi. Kira-kira 20% produlsi boron digunakan

sebagai pencuci, deterjen yang sangat efektif pada temperature 90, yaitu sebagai

senyawa pengisi kayu, pemadam api, dan sebagai fluks dalam proses pematrian

(solder).

Boraks juga dapat digunakan sebagai bahan pengawet dari beberapa jenis

makanan dan kayu atau serat. Kita mengetahui bahwa bahan pengawet terdiri dari

tiga tipe yaitu:

a. Bahan pengawet larut air seperti : Superwolmen, Ascu, Wolmanit, Tanlith,

Boraks.

17

b. Bahan pengawet larut minyak seperti : Pentachlorophenol, Dieldrin,

Coppernapthanate.

c. Bahan pengawet berupa minyak seperti : Creosot, carbolineum dan

Antharecena.

Boraks adalah bahan pengawet kayu yang larut dalam air. Boraks memiliki

sifat-sifat beracun terhadap serangga, dapat dipergunakan baik secara tekanan dan

vakum maupun dengan cara-cara difuse. Kayu yang diawetkan dengan

persenyawaan boraks tidak berbahaya bagi manusia dan tidak berbau, tidak

menimbulkan karat pada logam, dapat di cat dan diplitur, dapat direkat dengan

baik dan tidak menimbulkan warna. Oleh karena sifat-sifatnya itu, bahan

pengawet boraks dapat dipergunakan untuk keperluan rumah tangga.

2.5.1. Metoda Rendaman Dingin

Metoda rendaman dingin dilakukan dengan merendam serat ke dalam

larutan boraks pada suhu kamar selama beberapa jam atau beberapa hari

tergantung jenis dan ukuran yang direndam.

Dengan mempergunakan teknik pengawetan serat secara rendaman dingin,

bahan pengawet masuk ke dalam serat dengan cara difusi melalui sel-sel pembulu

dan pori-pori. Metoda rendaman dingin sederhana, mempunyai keuntungan antara

lain alat-alat yang digunakan sederhana, murah dan mudah mengerjakannya.

2.6 Matriks

2.6.1. Defenisi Fungsi Matriks Dan Klasifikasi

Matriks adalah bahan atau material yang digunakan untuk mengikat atau

menyatukan bahan pengisi tanpa bereaksi secara kimia dengan bahan pengisi

tersebut. Pada umumnya matriks berfungsi sebagai (Hyer,1998) :

1. Untuk melindungi material komposit dari kerusakan-kerusakan secara

mekanik maupun kimiawi.

2. Untuk mengalihkan atau meneruskan beban dari luar ke serat.

3. Sebagai pengikat.

18

Bahan pengisi yang berfungsi sebagai penguat pada material komposit dapat

berbentuk serat, partikel, dan serpihan. Dalam hal ini sebagai pengikat atau

penyatu antara serat dengan serat, partikel dengan partikel dan seterusnya

digunakan matriks.

Secara umum matriks terbagi atas dua kelompok yaitu (Feldman dan

Hartomo,

1995) :

1. Termoset merupakan bahan yang sulit mencair atau lunak apabila

dipanaskan karena harus membutuhkan temperatur yang sangat tinggi. Hal

ini diakibatkan karena molekul-molekulnya mengalami ikatan silang

(cross linking) sehingga bahan tersebut sulit dan bahkan jarang didaur

ulang kembali, contohnya resin epoksi, poliester, urea formaldehyde,

phonol-formaldehyde, melamine formaldehyde dan lain-lain.

2. Termoplastik merupakan bahan yang mudah menjadi lunak kembali

apabila dipanaskan dan mengeras apabila didinginkan sehingga

pembentukan dapat dilakukan berulang-ulang karena mempunyai struktur

yang linier. Keistimewaan dari termoplastik ini adalah bahan-bahan

termoplastik yang telah mengeras dapat diolah kembali dengan mudah

sedangkan termoset sulit dan bahkan tidak bisa diolah kembali. Contoh

termoplastik PVC (poli vinil clorida), FE (polietilen), nilon 66, poliamida,

poliasetal dan lain-lain.

Gambar 2.4. memperlihatkan bahwa pemanasan bahan temoset akan

mengakibatkan terjadinya cross linking antara molekul-molekul sehingga jika

bahan termoset telah mengeras maka sulit untuk dilunakan kembali dengan

pemanasan.

Gambar 2.5. Molekul pada polimer termoset mengalami cross linking

19

(a).sebelum dipanaskan dan (b).sesudah dipanaskan.

2.6.2 Termoset Epoksi

Resin epoksi merupakan resin termoset. Resin termoset adalah suatu

polimer cair yang diubah menjadi padatan secara polimerisasi jaringan silang,

secara kimia membentuk formasi antai polimer 3 dimensi. Bentuk epoksi sebelum

pengerasan berupa cairan madu, dan setelah pengerasan akan berbentuk padatan

yang keras.

Resin epoksi banyak digunakan untuk bahan komposit di beberapa bagian

struktural, resin ini juga dipakai sebagai bahan campuran pembuatan kemasan,

sebagai bahan pencetak (moulding compound) dan sebagai perekat. Resin epoksi

merupakan bahan matriks yang baik untuk pembuatan komposit yang

menggunakan serat gelas, sebagaimana diperlihatkan pada tabel 2.4.

Resin epoksi yang bereaksi dengan pengerasnya menjadi unggul dalam

kekuatan mekanik dan ketahanan kimia. Sifat bervariasi tergantung pada cara

pencampuran dengan pengerasnya. Keunggulan dari resin epoksi adalah memliki

sifat mekanik yang baik, ketahanan terhadap zat kimia, mudah diproses,

bentuknya stabil, dapat merekat dengan baik dengan berbagai bahan serat. (Hyer,

1998).

Tabel 2.4. Perbandingan Sifat – Sifat Resin Polyester Dan Epoksi.

Sifat Polyester Epoksi

Kekentalan (Mgm-3) 1,2 – 1,5 1,2 – 1,4

Modulus young (GNm-2) 2 – 4,5 3 – 6

Poisson ratio 0,37 – 0,39 0,38 – 0,4

Kekuatan tarik (MNm-2) 40 – 90 35 – 100

Kekuatan tekan (MNm-2) 90 – 150 100 – 200

Regangan maksimum (%) 2 1 – 6

Temperatur maksimum (0C) 50 – 110 50 – 300

20

2.7 Pengujian Sifat Mekanik

2.7.1. Pengujian Tarik

Pengujian tarik (tensile test) adalah pengujian mekanik secara statis dengan

cara sampel ditarik dengan pembenahan pada kedua ujungnya, dimana gaya tarik

yang diberikan sebesar P (Newton). Tujuannya untuk mengetahui sifat-sifat

mekanik tarik (kekuatan tarik) dari komposit yang diuji. Pertambahan panjangan (

) yang terjadi akibat kakas tarikan yang diberikan pada sampel uji disebut

deformasi. Dan regangan merupakan perbandingan antara pertambahan panjang

dengan panjang mula-mula yang dinyatakan dalam persamaan (2.1). Regangan

merupakan ukuran untuk kekenyalan suatu bahan yang harganya biasanya

dinyatakan dalam persen (Keyser, 1990).

(2.1)

dengan : = regangan (%)

= pertambahan panjang (mm)

= panjang mula-mula (mm)

= panjang akhir (mm)

Perbandingan gaya pada sampel terhadap luas penampang lintang pada

saat pemberian kakas tersebut diberi tegangan (stress). Tegangan tarik maksimum

atau kekuatan tarik (tensile strenght) suatu bahan ditetapkan dengan membagi

kakas tarik maksimum dengan luas penampang mula-mula. Dengan persamaan

berikut (Sitorus, 1996):

(2.2)

dengan : = kekuatan tarik ( )

= gaya tarik maksimum (N)

= luas penampang awal ( )

21

Gaya maksimum adalah besarnya gaya yang masih dapat ditahan oleh

sampel sebelum putus. Tegangan perpatahan adalah perbandingan gaya

perpatahan mula-mula. Gaya perpatahan adalah besarnya gaya saat sampel putus.

Persamaan dapat dituliskan sebagai berikut (Sitorus, 1996):

(2.3)

dengan : = tegangan perpatahan ( )

= gaya perpatahan (N)

= luas penampang awal ( )

2.7.2. Pengujian Kekutan Lentur (Ultimate Flexural Strenght)

Pengujian kekuatan lentur dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan

komposit terhadap pembebanan pada tiga titik lentur. Di samping itu pengujian ini

juga dimaksudkan untuk mengetahui keelastisitasan suatu bahan. Pada pengujian

ini terhadap sampel uji diberikan pembebanan yang arahnya tegak lurus terhadap

arah penguatan serat.

Pembebanan yang diberikan yaitu pembebanan dengan tiga titik lentur,

dengan titik-titik sebagai bahan penahan berjarak 90 mm dan titik pembebanan

diletakkan pada pertengahan panjang sampel.

Persamaan berikut digunakan untuk memperoleh nilai kekuatan lentur

(Surdia, 2005):

(2.5)

dengan : UFS = kekutan lentur ( )

P = gaya penekan (N)

L = jarak dua penumpu (m)

b = lebar sampel (m)

h = tebal sampel uji (m)

22

2.7.3. Pengujian Impak (Impact Test)

Pengujian impak bertujuan mengetahui ketangguhan suatu bahan terhadap

pembebanan dinamis, sehingga dapat diketahui apakah suatu bahan yang diuji

rapuh atau kuat. Untuk menguji impak ini kedua ujung sampel dengan ukuran

standart diletakkan pada penumpu, kemudian beban dinamis dilepaskan dengan

tiba-tiba dan cepat menuju sampel. Dalam pengujian impak, impaktor yang

digunakan dalam bentuk pendulum yang diayunkan dari ketinggian (h) dengan

massa (m). Secara mekanik besarnya energi yang diserap sampel (Es) dihitung

dengan menggunakan rumus. (Surdia, 2005) :

Es = mgh (cos θf – cos θi) (2.6)

dengan :

m : massa pendulum

g : percepatan gravitasi

h : tinggi pengangkatan pendulum titik keseimbangan

θf : sudut yang dibentuk lengan pendulum setelah melewati keseimbangan

θi : sudut awal yang dibentuk lengan pendulum dengan sumbu vertikal.

Besarnya kekuatan impak dari benda uji dengan luas penampang lintang

(A) adalah:

Is = (2.7)

dengan :

Is : Kekuatan Impak (J/m2)

Es : energi yang diserap sampel setelah tumbukan (J)

A : luas penampang lintang sampel (m2)

23

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Tempat Dan Waktu Penelitian

Pada proses penelitian ini metode yang digunakan adalah metode

eksperimen. Pembuatan sampel dan pengujian sampel dilakukan di Laboratorium

Fisika FMIPA UNIMED Medan. Untuk pengujian impak akan dilakukan di

Laboratorium Pusat Penelitian FMIPA USU Medan. Penelitian dilakukan dari

bulan Januari 2010 sampai dengan bulan Februari 2010.

3.2. Alat dan Bahan

3.2.1. Alat

Alat-alat yang digunakan dalam pembuatan sampel uji antara lain:

1. Alat cetakan, terbuat dari stainless stell. Digunakan untuk mencetak benda uji.

Alat cetakan ini terdiri dari beberapa bagian diantaranya :

a. Spacer, diletakkan di antara tutup cetakan dan yang berfungsi sebagai

penentu tebalnya komposit yang diinginkan dan diletakkan di antara alas

cetakan dengan tutup cetakan. Ukuran spacer adalah (2 x 1,6 x 0,3) cm.

b. Alas cetakan, berfungsi sebagai tempat komposit dicetak. Pada kedua

sisinya disertai dengan kepingan penghalang dan lubang mur. Kepingan

penghalang berfungsi menahan cairan agar tidak tumpah. Ukuran alas

cetakan adalah 30 x 30 cm.

c. Tutup cetakan, digunakan sebagai perantara antar piringan penekan

dengan alas cetakan yang berfungsi selain untuk menutup cetakan juga

sebagai penghalang alat penekan.

2. Alat penekan cetakan, berfungsi untuk menekan alat cetakan agar didapatkan

komposit yang padat dengan ketebalan yang diatur oleh spacer.

3. Neraca analitik, berfungsi untuk menimbang massa bahan-bahan yang akan

digunakan pada pembuatan papan komposit, dengan ketelitian alat 0,01 gram.

4. Alat alat lain yang diperlukan untuk membentuk sampel uji yaitu gergaji

listrik, gunting, gelas ukur, penggaris dan jangka sorong.

24

3.2.2. Bahan

Bahan-bahan yang yang digunakan dalam penelitian ini antara lain :

1. Serat serat ampas tebu dengan panjang 100 mm dan serat gelas.

2. Matriks Epoksi dalam bentuk cair dan hardener sebagai pengeras rasio

1:1.

3. Aseton untuk membersihkan cetakan.

4. Wax digunakan untuk mempermudah melepaskan komposit dari endapan.

5. Aquadest untuk membersihkan serat ampas tebu.

3.3. Variabel Penelitian

Pada penelitian ini variabel penelitian yang digunakan adalah :

1. Variabel Manipulasi (bebas) terdiri dari :

a. Resin epoksi,

b. Kosentrasi Boraks sebagai perendaman serat ampas tebu yaitu :

0%, 5%, 10%, dan 15%.

2. Variabel Respon (terikat) terdiri dari :

Nilai pengujian sifat mekanik meliputi nilai kekuatan tarik, kekuatan

lentur dan kekuatan impak.

3. Variabel Kontrol (tetap) terdiri dari :

a. Bahan sampel

c. Cetakan sampel

d. Komposisi sampel

3.4 Prosedur Penelitian

3.4.1 Pembuatan Serat Ampas Tebu

Langkah-langkah pembuatan serat ampas tebu sebagai berikut:

1. Batang tebu di giling untuk memisahkan air sarinya dengan ampas tebu.

2. Ampas tebu yang didapat dikeringkan dengan menggunakan sinar

matahari.

25

3. Ampas tebu yang sudah kering dipotong sepanjang 10 cm.

4. Kemudian potongan tersebut dibelah/dipisah-pisah menjadi beberapa

bagian.

5. Ampas tebu yang telah kering akan disikat dengan cara membujur searah

dengan sikat kawat agar serat terpisah-pisah.

3.4.2 Proses Pemintalan

1. Menyediakan serat ampas tebu

2. Menyejajarkan serat-serat dalam gumpalan kecil serat, kemudian memberi

pilinan sehingga terjadi kohesi diantara serat-serat tersebut dan

terbentuklah benang yang kontinu (panjang).

3.4.3 Pembuatan Papan Komposit

Prosedur pembuatan komposit adalah sebagai berikut :

1. Membersihkan cetakan dengan menggunakan aseton hingga dipastikan

tidak mengandung kotoran dan kemudian dikeringkan.

2. Mengoles wax pada alas cetakan, tutup cetakan dan spacer, agar komposit

tidak melekat pada cetakan.

3. Meletakkan spacer di keempat sudut alas cetakan yang berukuran 30 x 30

mm yang bertujuan untuk menentukan ketebalan komposit yaitu 4 mm.

4. Mencampur resin epoksi dan hardener dengan perbandingan 1:1 kemudian

diaduk dan dituangkan ke cetakan alas.

5. Diatas resin diletakkan serat ampas tebu secara perlahan dengan model

searah hingga seluruh permukaan serat dibasahi resin,

6. Di atas serat ampas tebu, disusun serat gelas dengan model acak kemudian

dituangkan kembali resin diatas serat dengan perlahan.

7. Langkah yang sama dilakukan seperti langkah 6 untuk serat gelas model

teratur.

8. Cetakan alas ditutup dengan cetakan atas kemudian ditekan dengan alat

penekan.

26

9. Prosedur percobaan diatas diulangi dengan variasi perendaman boraks

pada serat ampas tebu untuk setiap sampel.

10. Pada hasil pencetakan, plastik dilepas secara perlahan – lahan.

11. Setelah dicetak, bahan uji (komposit) dapat diuji dengan prosedur

pengujian sifat mekanik masing – masing.

3.4.4. Pembuatan Sampel

Sampel yang telah dicetak dipotong-potong sesuai ukurannya dengan

menggunakan gergaji listrik. Bentuk sampel untuk setiap pengujian berbeda.

Adapun pengujian yang dilakukan adalah pengujian tarik (tensil test), pengujian

kekutan lentur (ultimate flexural strenght).

Untuk masing-masing pengujian dibuat sampel yang berbeda baik dalam

bentuk dan ukurannya. Bentuk-bentuk sampel uji dibuat sesuai standar dan dapat

dilihat pada gambar berikut :

Gambar 3.1. Bentuk sampel pengujian kekuatan tarik dengan standar ASTM D-

3039

Gambar 3.2. Bentuk sampel pengujian lentur dengan standar ASTM D-790

27

100 mm

4 mm

10 mm

80 mm

20 mm 20 mm

3.4.5. Prosedur Pengujian Tarik

1. Melengkapi grid untuk pengujian (uji tarik). Perhatikan menu software di

komputer, klik Max texs (operasional pengujian) lihat posisi awal alat lalu

di nolkan (clear), set posisi alat (up/down) dengan sensor penahan pada

alat uji sebagai penehan otomatis, dan atur kecepatan alat dengan

kecepatan antara 0.01-500 mm/min.

2. Meletakkan sampel yang telah di bentuk sesuai standart yang digunakan

pada grid yang telah tersedia, posisi alat di nolkan kembali, klik data (jenis

pengujian yang di pakai Plastic Tensile Properties [160527]), file New

kemudian masukkan data data yang dibutuhkan dari sampel yang di uji.

Pengujian perlu diperhatikan dengan kemampuan maximum alat ini adalah

10 KN. Setelah mengikuti prosedur maka pengujian dapat di mulai dengan

mengklik start.

3. Proses pengujian perlu diperhatikan agar tidak terjadi sliding dan mesin

akan bekerja, gerakan mesin dihentikan setelah sampel uji patah dan data

tertera pada display.

4. Dari hasil pengujian mesin uji ini akan diperoleh hubungan antara gaya

tarik terhadap pertambahan panjang yang langsung tertera di grafik dan

hasil perolehannya dapat langsung di transfer ke excel, dan dapat langsung

di print.

Gambar 3.3. Peralatan Pengujian Tarik

28

3.4.6. Prosedur Pengujian Lentur

1. Melengkapi grid untuk pengujian (uji tekan). Perhatikan menu software di

komputer, klik Max texs (operasional pengujian)lehat posisi awal alat lalu

di nolkan (clear), set posisi alat (up/down) dengan sensor penahan pada

alat uji sebagai penehan otomatis, dan atur kecepatan alat dengan

kecepatan antara 0.01-500 mm/min.

2. Meletakkan sampel yang telah di bentuk sesuai standart yang digunakan

pada grid yang telah tersedia, posisi alat di nolkan kembali, klik data (jenis

pengujian yang di pakai Test metode for compresive properties of rigid

plastics [15695-02a]), file New kemudian masukkan data-data yang

dibutuhkan dari sampel yang di uji. Pengujian perlu diperhatikan dengan

kemampuan maximum alat ini adalah 10 KN. Setelah mengikuti prosedur

maka pengujian dapat di mulai dengan mengklik start.

3. Proses pengujian perlu diperhatikan agar tidak terjadi sliding dan mesin

akan bekerja, gerakan mesin dihentikan setelah sampel uji patah dan data

tertera pada display.

4. Dari hasil pengujian mesin uji ini akan diperoleh hubungan antara gaya

tarik terhadap pertambahan panjang yang langsung tertera di grafik dan

hasil perolehannya dapat langsung di transfer ke excel, dan dapat langsung

di print.

29

3.4.7. Prosedur Pengujian Impak

Alat uji impak dengan merek Wolpert Tipe CPSA buatan Amsler Otto

Wolpert Werke GMBH West-Germany.

1. Sampel diletakkan pada plat penumpu pada jarak span 50 mm.

2. Godam yang telah dibuat pada posisi awal (dengan sudut 900 terhadap

sumber vertikal) dilepas menuju sampel.

3. Setelah sampel patah, maka besar energi serap sampel dicatat.

4. Langkah di atas diulangi lagi untuk setiap pengujian sampel berikutnya.

Gambar 3.4. Gambar Alat pengujian Laryee Universal Testing Machine

WDW – 10

30

3.5. Diagram Alir

31

Pemotongan serat ampas tebu dan proses pengeringan

Perendaman serat ampas tebu dengan variasi konsentrasi boraks 0%, 5%, 10%, dan 15%

Pengepresan sampel

Pencampuran resin

Pembentukan papan komposit

Apakah Sampel Terbentuk dengan baik ?

Pengolahan Data

Tidak

Persiapan Bahan Penelitian

Uji LenturUji Impak

Uji Tarik

Ya

Selesai

Mulai

Penyusunan serat gelas model acak dan searah

3.6. Teknik Pengumpulan Data

Data yang diperoleh dari hasil uji mekanik terhadap papan komposit serat

ampas tebu dengan variasi model serat gelas dibuat di dalam tabel untuk analisa.

Tabel 3.5. Data Pengujian Kekuatan Tarik

3.5.1. Serat Ampas Tebu Direndam Dengan Kosentrasi Boraks 0%

Model Serat Gelas

Fraksi Volum Serat (%)

Massa Serat (..±0,05) gr

Sampel Dimensi Sampel Uji Tarik

Panjang l (...±0,05)mm

Lebar b (...±0,05)mms

Tebal H (...±0,05)mm

Luas A (...±0,05)mm2

Serat Gelas Model Acak

1

23

Serat Gelas Model Teratur

1

23


Model Serat Gelas


Massa Serat (..±0.05) gr


Panjang l (...±0.05)mm

Lebar b (...±0.05)Mm

Tebal H (...±0.05)mm

Luas A (...±0.05)mm2


1

2

3


1

2

3

32


Model Serat Gelas







Luas A (...±0.05)mm2


1

23


1

23


Model Serat Gelas







Luas A (...±0.05)mm2


1

23


1

23

Tabel 3.6 Data Pengujian Kekuatan Lentur

3.6.1 Serat Ampas Tebu Direndam Dengan Kosentrasi Boraks 0%

Model Serat Gelas



Sampel Dimensi Sampel Uji Lentur




Luas A (...±0.05)mm2


1

23


1

23

33


Model Serat Gelas







Luas A (...±0.05)mm2


1

23


1

23


Model Serat Gelas







Luas A (...±0.05)mm2


1

23


1

23


Model Serat Gelas







Luas A (...±0.05)mm2


1

23


1

23

Tabel 3.7 Data Pengujian Kekuatan Impak

34


Model Serat Gelas



Sampel Dimensi Sampel Uji Impak




Luas A (...±0.05)mm2


1

23


1

23


Model Serat Gelas







Luas A (...±0.05)mm2


1

23


1

23


Model Serat Gelas





Lebar b (...±0.05)mm


Luas A (...±0.05)mm2


1

23


1

23


35

Model Serat Gelas





Lebar b (...±0.05)mm


Luas A (...±0.05)mm2


1

23


1

23

3.7. Teknik Analisa Data

Teknik analisis data dalam penelitian ini adalah :

1. Dengan memvariasikan kosentrasi boraks untuk perendaman serat ampas

tebu dan model penyusunan serat gelas untuk pengujian tarik, pengujian

kekuatan lentur maksimum dan untuk pengujian impak.

2. Data hasil pengujian akan diolah dengan langkah-langkah sebagai berikut :

menghitung tegangan maksimum ( ) dan regangan maksimum ( )

pada uji kekuatan tarik, menghitung UFS, kekuatan impak dan defleksi

maksimum pada uji kekuatan lentur dan menghitung rata-rata hasil

pengujian.

Teknik analisis data dalam penelitian ini menggunakan Analisis of Varians

(ANOVA). Data hasil penelitian diolah dengan uji kesamaan beberapa rata-rata.

Untuk meminimalkan nilai nilai rata-rata (n≥3), digunakan analisis of variance

(anova). Disebut juga analisis varians (anova). Anova ada dua macam yaitu satu

jalur dan dua jalur.

Anova satu jalur digunakan untuk menganalisis perbedaan antara beberapa

variabel bebas dengan variabel terikat dan masing-masing variabel tidak

mempunyai jenjang.

Langkah-langkah pengujian sebagai berikut :

36

1. Syarat penggunaan statistika harus dipenuhi.

2. Menulis rumusan hipotesisnya dalam bentuk kalimat.

Ho : Tidak terdapat pengaruh serat gelas model acak dan teratur terhadap

kekuatan mekanik komposit serat ampas tebu.

Ha : Terdapat pengaruh serat gelas model acak dan teratur terhadap

kekuatan mekanik komposit serat ampas tebu.

3. Menuliskan Ho dan Ha dalam bentuk statistik.

Ho :

Ha :

4. Membuat tabel penolong.

Tabel 3.8 Penolong AnavaBebas Variabel

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...

5. Menghitung jumlah kuadrat antar kelompok dengan rumus :

6. Menghitung Jumlah kuadrat dalam kelompok dengan rumus :

7. Hitung derajat kebebasan antar kelompok dengan rumus :

dimana K = banyak kelompok

8. Hitung derajat kebebasan dalam kelompok dengan rumus :

dimana N = jumlah anggota sampel

9. Hitung rata-rata jumlah kuadrat antara kelompok dengan rumus :

37

10. Hitung rata-rata jumlah kuadrat dalm kelompok dengan rumus :

11. Cari dengan rumus :

12. Tetapkan taraf signifikan (α)

13. Cari Ftabel dengan rumus :

dapat dilihat pada tabel distribusi F.

14. Masukkan semua nilai yang telah didapat kedalam tabel Anava.

Tabel 3.9 Anava

Sumber Variasi Dk JK Rata-rata kuadrat

F

Antar kelompok Dalam kelompok k-1 1in RKA

RKD

Fhitung

15. Tentukan kriteria pengujian

16. Bandingkan F hitung dengan F tabel

17. Buatlah kesimpulan

Seandainya, Ho ditolak maka Ha diterima.

DAFTAR PUSTAKA

Anshari, R., (2005), Pengujian Sifat Mekanik Material Komposit Poliester Dengan Serat Gelas, Skripsi, FMIPA, UNIMED, Medan.

38

Armaya W., (2007), Pengaruh konsentrsi Bahan Pengawet Boraks Terhadap Serat Tebu Sebagai Bahan Komposit Dengan Urea-Formaldehid, Skripsi, FMIPA, UNIMED, Medan.

Bukit, N., (1988), Beberapa Pengujian Sifat Mekanik Dari Komposit Yang Diperkuat Dengan Serat Gelas, Skripsi, FMIPA, USU, Medan.

Feldman, D. dan Hartomo, A.J.,(1995), Bahan Polimer Konstruksi Bangunan, Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

Hyer, M. W., (1998), Stress Analysis of Fiber-Reinforced Composite Materials, Penerbit McGraw-Hill, New York.

Hull, D., (1992), Introduction To Composite, Canbridge University Press Canbridge.

Keyser, C. A., (1990), Material Science In Engginering, 4th Edition, Penerbit Charless E Merill publishing Company, Ohio.

Sitorus, J., (1996), Komposit Hibrid Serat Panjang Serat Gelas-Ijuk Dengan Matriks Polimer, Skripsi, FMIPA, USU, Medan.

Sudjana., (2002), Metode Statistika, Edisi Keenam, Penerbit Tarsito, Bandung.

Surdia, T, M.S. dan Saito, S., (2005), Pengetahuan Bahan Teknik, Penerbit PT. Pradnya Paramita, Jakarta.

Sumanto., (1996), Pengetahuan Bahan Untuk Mesin dan Listrik, Penerbit Andi Offset, Yogyakarta.

Smallman, R.E., dan Bishop, R.J., (1995), Metalurgi Fisik Modern Dan Materials, Edisi Keenam, (Modern Physical Metallogy Dan Materials Engineering), 6th Edition, Penerjemah Djaprie, S., Erlangga.

Spektra Virtual Library, (2003), Penggunaan Abu Ampas Tebu Untuk Pembuatan Beton Dengan Analisa Faktorial Desain, http://svl.petra.ac.id/docs/uncdigitalsubdir.php?kode=961

Steven, M. P., (2001), Kimia Polimer, Penerbit Pradnya Paramita, Jakarta.

Van Vlack, L. H., (1992), Ilmu Dan Teknologi Bahan, Penerbit Erlangga, Jakarta.

39

http://svl.petra.ac.id/docs/uncdigitalsubdir.php?kode=961

proposal rya

Documents